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Os principais objetivos do tratamento térmico das peças de aço fundido são refinar a granulação, destruindo a textura bruta ou dentrítica de fusão, típica desses materiais e eliminar as tensões internas causadas pelas diferentes velocidades de resfriamento nas várias secções. Freqüente também, principalmente nos aços-liga, é a têmpera seguida do revenido.

Para normalizar a textura bruta de fusão, os tratamentos recomendados são recozimento ou normalização, preferindo-se este último devido às melhores propriedades mecânicas que resultam. Nos casos em que a normalização produz tensões devido ao tipo de aços, deve-se revenir, o que melhora também a ductilidade. Para os aços de composição normal, a temperatura de recozimento ou de normalização é geralmente da ordem de 900 graus C e o tempo deve ser necessário para assegurar máxima uniformidade de aquecimento e temperatura através de toda a secção. Geralmente, de 20 a 25 minutos por centímetro da secção são suficientes.

No recozimento é preciso que a carga resfrie até cerca de 250 graus C ou menos, antes de ser retirado do interior do forno. Quando o revenido for necessário, após a normalização, para alívio de tensões, a temperatura pode variar de 250 a 700 graus C, as mais baixas sem afetar as propriedades mecânicas; se for necessário melhorar a ductilidade e resistência ao choque por ser o aço endurecível ao ar, mesmo à custa de resistência, a temperatura do revenido deve subir a 540 – 700 graus C.

Para peças muito pesadas, de grande secção, muitas vezes é necessário um tratamento múltiplo: normalização a 900 graus C, recozimento a 840 graus C e prolongado coalescimento a 675 – 705 graus C, para destruir completamente a textura bruta de fusão e produzir máxima ductilidade.

A têmpera é aplicada principalmente em aços-liga; mas mesmo nos aços-carbono é essa operação utilizada com o fim de melhorar as propriedades mecânicas.

Antes da têmpera, as peças geralmente devem ser recozidas ou normalizadas, visto que estes tratamentos homogeneízam a estrutura, diminuindo os perigos de fissuração na têmpera. Devido a esses tratamentos prévios, a temperatura de têmpera é inferior à utilizada no recozimento ou na normalização (855 a 885 graus C conforme o teor de carbono) e o tempo de aquecimento é também mais curto. Água ou óleo são usados como meios de resfriamento, dependendo do teor de carbono. A temperatura do revenido posterior varia de 425 a 700 graus C, durante um tempo que pode ir até cerca de 12 horas.